許昌卷煙廠“九五”制絲線中控系統(tǒng)改造項(xiàng)目制造執(zhí)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)
1 前言
許昌卷煙廠“九五”制絲線中控系統(tǒng)2000年設(shè)計(jì)，2001年12月投入正式運(yùn)行。隨著新產(chǎn)品、新技術(shù)、新工藝的不斷發(fā)展，及新版工藝規(guī)范的推廣應(yīng)用，目前在系統(tǒng)運(yùn)行上存在很多不適應(yīng)的情況。
（1）原中控系統(tǒng)為第一代研制產(chǎn)品。原設(shè)計(jì)的各工序控制模塊間高度關(guān)聯(lián)，整個(gè)系統(tǒng)呈鋼性結(jié)構(gòu)，稍加改動(dòng)，就影響整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)。與現(xiàn)行的高內(nèi)聚、低偶合的設(shè)計(jì)思想完全相反。新增設(shè)備或工藝調(diào)度模式無(wú)法集成進(jìn)MES系統(tǒng)。
（2）當(dāng)時(shí)設(shè)計(jì)時(shí)為單批、單柜操作調(diào)度，隨著我廠合并批次生產(chǎn)、分組加工、回絲摻配、煙絲轉(zhuǎn)存等多道工序改造的實(shí)施和應(yīng)用，已使得其調(diào)度模式無(wú)法進(jìn)行控制，多數(shù)生產(chǎn)操作隔離在調(diào)度系統(tǒng)之外，從MES系統(tǒng)看，已處于調(diào)度失控狀態(tài)。
（3）無(wú)法進(jìn)行分組加工調(diào)度，使進(jìn)出柜和相關(guān)配比控制必須人工反復(fù)確認(rèn)，操作高度緊張，壓力大，易出錯(cuò)。
（4）實(shí)際批次信息也無(wú)法有效跟蹤。給批次生產(chǎn)情況數(shù)據(jù)追溯和工藝數(shù)據(jù)的批量分析帶來(lái)嚴(yán)重負(fù)擔(dān)或漏洞。批量歷史批次數(shù)據(jù)出現(xiàn)較大范圍內(nèi)無(wú)法關(guān)聯(lián)問(wèn)題。
基于解決以上問(wèn)題，提出了本次制絲線中控系統(tǒng)改造項(xiàng)目。
2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)
2.1 系統(tǒng)平臺(tái)選擇
制造執(zhí)行系統(tǒng)(Manufacturing Execution System，MES)是近10年來(lái)在國(guó)際上迅速發(fā)展、面向車間層的生產(chǎn)管理技術(shù)與實(shí)時(shí)信息系統(tǒng)。GE 電氣公司的Proficy Plant Application（以下簡(jiǎn)稱GE PA）系統(tǒng)是利用了最新軟件技術(shù)的平臺(tái)化方案，是目前自動(dòng)化業(yè)界集成度最高，開(kāi)放性和易用性最好的產(chǎn)品平臺(tái)。它建立在微軟系統(tǒng)平臺(tái)上，依托于最新的 Web 服務(wù)架構(gòu)和.NET 技術(shù)。目前主要應(yīng)用在煙草、汽車、零售、食品等行業(yè)。
2.2 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)
本項(xiàng)目以GE PA系統(tǒng)的平臺(tái)為基礎(chǔ)，結(jié)合煙草行業(yè)的特點(diǎn)，利用.NET平臺(tái)進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，設(shè)計(jì)出一套適合卷煙廠的MES系統(tǒng)。通過(guò)GE PA各種組件化應(yīng)用模塊和系統(tǒng)連接器形成一個(gè)整體的解決方案，具有清晰的信息流和模塊構(gòu)成。
系統(tǒng)功能模塊圖見(jiàn)下圖1系統(tǒng)整體解決方案，最下層為IFIX數(shù)據(jù)采集層，主要有制絲主線IO數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，HXD數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，采集數(shù)據(jù)中重要的參數(shù)保存到GE Proficy Historian (以下簡(jiǎn)稱IH)數(shù)據(jù)庫(kù)中，用于MES層查詢統(tǒng)計(jì)分析等，ORALCE數(shù)據(jù)庫(kù)用來(lái)保存質(zhì)量檢驗(yàn)數(shù)據(jù)，質(zhì)量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)以及設(shè)備管理等內(nèi)容，通過(guò)GE PA各種組件化應(yīng)用模塊和系統(tǒng)連接器與IH和ORACLE數(shù)據(jù)庫(kù)相連。許昌MES以GE PA平臺(tái)為基礎(chǔ)，二次開(kāi)發(fā)出適合于卷煙廠的MES服務(wù)層和客戶端。同時(shí)把PORTAL信息門戶也集成進(jìn)MES客戶端，讓用戶可以從統(tǒng)一入口登陸MES平臺(tái)和遠(yuǎn)程監(jiān)控WEB平臺(tái)。
3系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計(jì)
本系統(tǒng)主要由系統(tǒng)管理、生產(chǎn)建模、生產(chǎn)管理、質(zhì)量管理、設(shè)備管理、人員管理、報(bào)表管理等幾個(gè)子系統(tǒng)組成。其中各子系統(tǒng)又分別包括幾個(gè)功能模塊，各子系統(tǒng)之間相互關(guān)聯(lián)、相輔相成，它們之間的功能協(xié)作構(gòu)成一個(gè)功能完備、性能可靠的制絲線制造執(zhí)行系統(tǒng)。
3.1生產(chǎn)建模
3.1.1生產(chǎn)單元?jiǎng)澐?/strong>
生產(chǎn)單元是整個(gè)工廠模型的基礎(chǔ)，因此對(duì)生產(chǎn)單元的劃分很重要。
（1）具體的生產(chǎn)單元?jiǎng)澐郑?br /> 能獨(dú)立處理物料的最小工作單位，每段自己下發(fā)工藝參數(shù)，獨(dú)立的批號(hào)、牌號(hào)，單獨(dú)啟停，相鄰段不得存在不同牌號(hào)，作為工藝路線的基礎(chǔ)。
（2） 存儲(chǔ)單元：
存儲(chǔ)單元為一組貯柜或者其他的大型存儲(chǔ)設(shè)備（主要是能保存一或幾批批物料，且保存至少幾個(gè)小時(shí)以上）可劃分成一個(gè)存儲(chǔ)單元，存儲(chǔ)單元是作為生產(chǎn)單元的源頭或者目的。因此和前生產(chǎn)單元或者后生產(chǎn)單元一塊控制。
3.1.2 生產(chǎn)設(shè)備建模
生產(chǎn)建模系統(tǒng)能夠根據(jù)車間的設(shè)備情況按照國(guó)際ISA95標(biāo)準(zhǔn)對(duì)車間的生產(chǎn)情況進(jìn)行動(dòng)態(tài)的數(shù)字建模，整個(gè)平臺(tái)的數(shù)據(jù)以數(shù)字模型為基礎(chǔ)；當(dāng)設(shè)備進(jìn)行改動(dòng)后，只需在數(shù)字模型中對(duì)相應(yīng)的設(shè)備進(jìn)行改動(dòng)就可，其他模塊會(huì)相應(yīng)的自動(dòng)改變。
工廠建模內(nèi)容主要分為部門建模（負(fù)責(zé)車間的生產(chǎn)單元建模），公共信息（負(fù)責(zé)生產(chǎn)過(guò)程中的公共基礎(chǔ)信息建模），貯柜信息和物料信息。詳細(xì)的結(jié)構(gòu)樹(shù)內(nèi)容見(jiàn)圖2.
3.1.3 生產(chǎn)事件的建模
生產(chǎn)事件建模對(duì)生產(chǎn)設(shè)備及路徑上發(fā)生的各種生產(chǎn)事件進(jìn)行定義，主要是生產(chǎn)單元批次事件、設(shè)備運(yùn)行事件、貯柜狀態(tài)事件等。
3.2 產(chǎn)品管理系統(tǒng)
產(chǎn)品管理系統(tǒng)負(fù)責(zé)煙廠產(chǎn)品以及相關(guān)的工藝配方管理，產(chǎn)品可以根據(jù)不同的產(chǎn)品家族進(jìn)行管理，比如全配方、分組加工煙牌，香料廚房香糖料等。
對(duì)于不同煙牌產(chǎn)品可能會(huì)經(jīng)過(guò)不同的工藝設(shè)備，因此需要制定不同產(chǎn)品的工藝路線，工藝路線由工廠建模中的生產(chǎn)單元組成。
同時(shí)每個(gè)產(chǎn)品的工藝參數(shù)、配方參數(shù)、設(shè)備參數(shù)可以保存所有做過(guò)的版本，可以很清楚的知道這個(gè)煙牌的參數(shù)變更的版本記錄，制定參數(shù)時(shí)可以從其他的相近的煙牌引用參數(shù)進(jìn)行制定，增加的產(chǎn)品配方參數(shù)維護(hù)的靈活性；工藝參數(shù)由工藝制定后，車間只能查詢不能修改，制定計(jì)劃時(shí)，工藝配方參數(shù)會(huì)隨著選定的煙牌下發(fā)到PLC去進(jìn)行生產(chǎn)控制。
3.3 生產(chǎn)管理
生產(chǎn)管理承擔(dān)著從計(jì)劃的執(zhí)行到現(xiàn)場(chǎng)操作的很多重要任務(wù)，其主要功能是建立在生產(chǎn)配置基礎(chǔ)上的。通過(guò)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行統(tǒng)籌安排，提供對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的指導(dǎo)，生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)各種數(shù)據(jù)的采集和錄入，對(duì)生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分類儲(chǔ)存、挖掘和分析，生成各種報(bào)告用以跟蹤和研究生產(chǎn)過(guò)程，提高對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的控制力。
3.4、質(zhì)量管理：
質(zhì)量管理是整個(gè)系統(tǒng)的重要模塊，能對(duì)各種質(zhì)量參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，由于MES的數(shù)據(jù)以IH數(shù)據(jù)庫(kù)為主要數(shù)據(jù)源，IH數(shù)據(jù)庫(kù)能以百毫秒級(jí)的粒度保存數(shù)據(jù)，保存只要硬盤足夠大，可以保存很長(zhǎng)時(shí)間的數(shù)據(jù)，因此管理系統(tǒng)能很方便的取到所需要的數(shù)據(jù)，用于各種質(zhì)量分析。
以彩虹圖形式實(shí)時(shí)顯示主要工序的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，能對(duì)生產(chǎn)數(shù)據(jù)有一個(gè)直接快速的了解，可以實(shí)時(shí)監(jiān)控一個(gè)批次中該參數(shù)失控趨勢(shì)以及實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)結(jié)果。
對(duì)于檢驗(yàn)數(shù)據(jù)，通過(guò)檢驗(yàn)員錄入離線數(shù)據(jù)，輸入錄入時(shí)間后能和同時(shí)間的在線采集數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比。
<img alt="" src="http://ftp.gongkong.com/UploadPic/temp/2010-7/20100705155
投訴建議
提交
PACSystems及觸摸屏在膨化機(jī)控制系統(tǒng)改造中的應(yīng)用
鋼鐵行業(yè)MES 解決方案——軋鋼篇
GE 智能平臺(tái)宣布PAC8000控制器提供DCS功能及增加PPS系統(tǒng)的靈活性
2016年通用電氣—英華檢測(cè)工業(yè)CT高級(jí)論壇
中國(guó)第一套農(nóng)機(jī)行業(yè)MES